Unity笔记：协程

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协程

协程有IEnumerator类型返回值，所以总要有至少一个yield return xxx

基础入门直接看这个就够了：gamedevbeginner – Unity 中的协程（如何以及何时使用它们）

考虑使用协程的典型情况：

• 将对象移动到某个位置。
• 为对象提供要执行的任务列表（如前面的待办事项列表示例中所示）。
• 淡入淡出的视觉或音频。
• 等待资源加载。

协程的特点：

1. 无法显式检查协程是否已在运行
2. 协程的执行持续的时间是不确定的。协程允许开发者在多个帧上执行游戏逻辑（这里就涉及到Unity如何依靠IEnumerator将协程拆分成多个帧执行）
3. 协程的执行顺序也是不确定的，它是由Unity引擎控制的，它可能会在主循环的不同阶段执行。

在Unity中，协程的执行是由Unity引擎来管理的。当你启动一个协程时，Unity会在后台为该协程创建一个迭代器（iterator，这要求协程的返回值是IEnumerator），并在每一帧中逐步执行该迭代器。

1. 按顺序执行：Unity会按照协程启动的顺序来执行它们。如果有多个协程在同一帧启动，它们将按照启动的顺序进行排列执行。
2. 帧更新执行：协程的执行是在Unity的每一帧更新中进行的。每当Unity引擎执行一帧时，它会检查当前正在执行的所有协程，并根据协程的当前状态来决定是否继续执行、暂停执行或者完成执行。
3. 暂停和继续：当协程执行到 yield return 语句时，Unity引擎会暂停该协程的执行，并将执行控制权交还给引擎。在等待的条件满足或者时间间隔过去后，Unity引擎会重新激活协程，并从 yield return 语句之后的代码开始继续执行。
4. 时间管理：当协程使用 yield return new WaitForSeconds(time) 等待一段时间时，Unity引擎会在等待时间结束后再次激活该协程。这样可以确保协程在指定的时间间隔后再次执行。
5. 性能优化：虽然协程可以在多个帧中执行，但过多的协程同时执行也可能会影响性能。因此，在使用协程时应注意控制协程的数量，避免不必要的性能消耗。

协程的启动

1. 以字符串传入协程名字启动
2. 直接传递协程方法的引用

这种方法必须要求协程和启动写在一个文件里。如果不在一个文件里，Unity会在当前对象所附加的脚本中查找对应的协程方法，并且启动方法只能是直接传递协程方法的引用

注：当使用字符串启动协程时，只能传入一个参数

// 以字符串传入协程名字启动 StartCoroutine("MyCoroutine"); // 以字符串传入协程名字启动最多一个参数 StartCoroutine("MyCoroutine", 1); IEnumerator MyCoroutine(int value) { 
    // Code goes here... } // 直接传递协程方法的引用 StartCoroutine(MyCoroutine()); // 传递协程方法的引用在别的脚本 StartCoroutine(OtherScriptName.MyCoroutine()); 

协程与yield

任何协程暂停的代码都需要从yield return开始，yield 表示该方法是一个迭代器，它将在多个帧上执行，而 return 与常规函数一样，在该点终止执行并将控制权传递回调用方法。不同之处在于，使用协程时，Unity 知道从中断的地方继续该方法。yield return 后面的内容将指定 Unity 在继续之前等待多长时间。

等待到下一帧再执行

通过yield return null通常可以实现帧计数：

IEnumerator MyCoroutine() { 
    // 执行一些操作 yield return null; // 暂停协程，等待下一帧 // 在暂停之后是从这里继续执行 } 

等待一定时间

暂停协程的执行一段时间，然后在指定的时间后继续执行。

IEnumerator MyCoroutine() { 
    // 执行一些操作 yield return new WaitForSeconds(2.0f); // 暂停协程，等待2秒 // 继续执行 } 

如果要反复delay（如在while中），缓存 WaitforSeconds 对象的性能会稍好一些。

WaitForSeconds delay = new WaitForSeconds(1); 

而WaitForSecondsRealtime(5);会在游戏暂停也执行，这是和WaitForSeconds在游戏暂停时等待时间不流逝是不一样的

等待帧结束

这个用法会暂停协程的执行直到当前帧结束后继续执行。通常用于在当前帧渲染完成后执行一些操作，典型用途是截取屏幕截图。

IEnumerator MyCoroutine() { 
    // 执行一些操作 yield return new WaitForEndOfFrame(); // 暂停协程，等待当前帧结束 // 继续执行 } 

等待某bool表达式为true

下面这个则是等待值为true才执行后面的

IEnumerator CheckFuel() { 
    yield return new WaitWhile(() => fuel > 0); print("tank is empty"); } 

等待另一个协程执行完

IEnumerator MyCoroutine() { 
    print("Coroutine has started"); yield return StartCoroutine(MyOtherCoroutine()); // 在启动的协程完成后，代码将继续 print("Coroutine has ended"); } 

什么情况需要使用在当前帧结束完执行协程？主要是那些避免影响游戏性能和用户体验的场景：

1. UI更新：有时你可能需要等待当前帧渲染完成后再更新UI，以确保UI元素在渲染前已经准备就绪，避免出现闪烁或不良的渲染效果。（那为什么不放在LateUpdate呢？）
2. 延迟加载资源：在某些情况下，可能需要在当前帧结束后加载资源，以确保不影响当前帧的性能。例如，当某些资源仅在某些条件下才需要加载时，可以在下一帧加载这些资源，而不是立即加载。
3. 执行复杂计算：如果有复杂的计算或处理需要在游戏逻辑更新之后执行，可以将这些操作放入协程中，在下一帧执行，以避免影响当前帧的性能。
4. 网络请求或数据库操作：当需要进行网络请求或数据库操作时，可能需要等待当前帧结束后再执行，以避免阻塞主线程，从而提高游戏的流畅性和响应性。
5. 场景切换后的操作：在场景切换后，可能需要进行一些初始化或清理操作，这些操作最好在当前帧结束后执行，以确保场景切换的流畅性和正确性。

yield的特殊情况

IEnumerator FetchData() { 
     Todo[] todos; User[] users; // USERS var www = new WWW(USERS_URL); yield return www; if (!string.IsNullOrEmpty(www.error)) { 
     Debug.Log("An error occurred"); yield break; } var json = www.text; try { 
     var userRaws = JsonHelper.getJsonArray<UserRaw>(json); users = userRaws.Select(userRaw => new User(userRaw)).ToArray(); } catch { 
     Debug.Log("An error occurred"); yield break; } // TODOS www = new WWW(TODOS_URL); yield return www; if (!string.IsNullOrEmpty(www.error)) { 
     Debug.Log("An error occurred"); yield break; } json = www.text; try { 
     var todoRaws = JsonHelper.getJsonArray<TodoRaw>(json); todos = todoRaws.Select(todoRaw => new Todo(todoRaw)).ToArray(); } catch { 
     Debug.Log("An error occurred"); yield break; } // OUTPUT foreach (User user in users) { 
     Debug.Log(user.Name); } foreach (Todo todo in todos) { 
     Debug.Log(todo.Title); } } void Start() { 
     StartCoroutine(FetchData()); } } 

注意这里可以yield return www是因为在Unity中，WWW类实现了IEnumerator接口，因此可以在协程中使用yield return来暂停协程的执行，直到网络请求完成。一旦请求完成，协程会继续执行下面的代码，完成数据的处理和输出。

协程的停止

协程在执行其代码后自动结束，无需显式结束

1. 协程内部中断使用yield break
2. 协程外部中断使用StopCoroutine("MyCoroutine");
3. 停止 MonoBehaviour 上的所有协程StopAllCoroutines();

StopAllCoroutines();停止由调用它的脚本启动的所有协程，因此它不会影响在其他地方运行的其他协程，但是如果脚本 A 运行的协程启动了脚本B上的一个协程，那从脚本 A 调用StopAllCoroutines();会把这俩都关了，但是从脚本B上调用则一个也不会停止。

销毁或禁用游戏对象将终止从该对象调用的任何协程，也就是说存在一种情况是销毁了游戏对象A但是其上的协程没有终止，因为那个协程是由B调用启动的。

协程与Thread的区别

Unity的协程（Coroutine）和C#的线程（Thread）是用于实现异步操作的两种不同的机制

• 如果要使用异步执行来表达游戏逻辑，请使用协程。
• 如果要使用异步执行来利用多个 CPU 内核，请使用线程，但是在子线程不要接触任何Unity原生功能，因为它完全不知道 Unity 主循环目前处于什么状态

区别如下：

1. 执行上下文：
   • 协程在 Unity 中是基于协程管理器（Coroutine Manager）的，运行在主线程中。因此，协程可以访问 Unity 的 API 和对象，但不能进行跨线程操作。
   • 线程是独立的执行线程，与主线程分离。线程可以在后台执行任务，允许进行耗时操作，但在访问 Unity 的 API 和对象时，需要使用线程安全的方式，例如通过主线程调用 UnityMainThreadDispatcher 或使用 UnityMainThreadDispatcher 等工具。
2. 开销：
   • 协程相对于线程来说，开销较小。因为协程是基于迭代器的，不需要像线程那样创建和管理额外的线程。
   • 线程的创建和销毁需要更多的系统资源，因此在某些情况下，线程可能会导致更大的性能开销。
3. 并发性：
   • 协程在 Unity 中是顺序执行的，并不能真正实现多线程并发。即使使用了多个协程，它们仍然是在主线程中按顺序执行的。
   • 线程是真正的并发执行机制，可以在多个线程上同时执行不同的任务。这使得线程更适合处理需要同时进行的耗时操作，如网络请求、文件IO等。
4. 线程安全：
   • 协程可以直接访问 Unity 的对象和 API，因此不需要担心线程安全的问题。
   • 线程需要考虑线程安全的问题，需要使用锁、互斥量等机制来保护共享资源，以避免多线程同时访问导致的数据竞争和不确定性。

Unity 的 API 大部分是单线程访问的，这意味着在非主线程上直接访问 Unity 的 API 可能会导致异常或不确定的行为。如果没有特别需要，建议尽量避免在 Unity 中使用线程，而是使用协程等 Unity 提供的异步机制来处理异步操作。

协程更适合处理需要在多个更新周期中分批执行的任务，而线程更适合处理需要利用多核CPU的任务

协程、Invoke与Async

在Unity中，有几种常用的用于处理异步操作的方法：

1. 协程（Coroutines）：协程是Unity中用于处理异步操作的一种技术，它允许在多帧中分解一个操作，以避免阻塞主线程。
2. Invoke：一种用于延迟调用方法的方法。可以使用Invoke方法在一定时间后调用指定的方法。
3. Async：C#中用于处理异步操作的关键字，通常与await一起使用。在Unity中，可以使用Async/Await来处理异步操作，比如网络请求、文件读写等。

Async 和 Await 函数与协程之间的最大区别之一是它们可以返回一个值，而通常协程不能这样做。

Unity Documentation – MonoBehaviour.Invoke

Medium – Unity: Leveling up with Async / Await / Tasks

关于Coroutines与Async：

1. 旧版本Unity可能不支持C#的Async/Await特性
2. 协程侧重于分帧处理，Async侧重于异步

协程与迭代器

协程是一种特殊类型的迭代器方法，允许在多个帧之间分段执行代码。可以用来处理时间延迟、异步操作和顺序执行的任务，而不阻塞主线程。

在C#中，谈及迭代器，有这样几个特性：

1. 迭代器必须实现 IEnumerable 接口
2. 每次调用 yield return 时会保存当前状态，并在下次调用时从上次保存的状态继续执行
3. Unity根据yield return返回的对象类型来判断到底应该延迟多长时间来执行下一段代码
4. yield break则用于结束序列的生成，不再返回更多的元素。
5. 迭代器不会在创建时就生成所有元素，而是等到需要时才生成